Пневмогидравлические схемы передачи давления в технологических объектах
 1    2    3    4    Вывести все 
Автор: Тихомиров В.В.,
главный метролог 

4. Правила монтажа датчиков, сосудов и прокладки импульсных трубок.

Монтаж оборудования и прокладка импульсных трубок от места отбора давления до ввода в измерительную полость датчика весьма ответственная техническая операция. Она непременно должна сопровождаться комплектом утвержденной технической документации и нормативных документов. Тем не менее, необходимо напомнить об основных правилах монтажа оборудования и прокладки импульсных трубок для передачи давления от объекта к датчику:
  • Датчик давления установить в строго рабочее положение, предусмотренное техническим описанием и инструкцией по эксплуатации для конкретного типа датчика.
  • 3апорные вентили, предусмотренные ПГС, установить на рабочее место, надежно закрепить и установить в закрытое состояние.
  • Предусмотренные ПГС сосуды должны быть установлены на штатные места, надежно закреплены в рабочем положении, согласно инструкции по эксплуатации.
  • Предусмотренная ПГС прокладка импульсных трубок от места отбора давления до датчика должна обеспечить равенство давлений в месте отбора и на входе в измерительную полость датчика. Если это требование невыполнимо, то ПГС должна обеспечить постоянство разности давления в указанных местах.
  • Длина импульсной трубки должна обеспечить понижение (повышение) температуры измеряемой среды до температуры окружающей среды. Вместе с тем, общая длина импульсной трубки не должна превышать 50 м.
  • Диаметр импульсной трубки обычно принимается равным 10…22 мм.
  • Импульсная трубка должна выдерживать не менее чем трехкратное максимальное рабочее давление.
  • При прокладке импульсных трубок необходимо учитывать тип среды и ее свойства. Так для газовых сред и пара необходимо обеспечить уклон не менее, чем 1 : 10 в ту сторону, что бы образующийся конденсат стекал или назад в объект через место отбора давления, или в специальный сосуд сбора конденсата для последующей его утилизации. Для жидкостных сред с таким же уклоном импульсных трубок, необходимо обеспечить возвращение газовых пузырьков назад в трубопровод через место отбора давления или направить в специальный сосуд - газосборник.
  • При прокладке импульсных трубок необходимо их уложить строго параллельно и вместе. При отступлении от этого требования возникает ошибка измерения разности давлений, во-первых, из-за разной скорости изменения физических свойств измеряемой среды от температуры, таких как плотность и вязкость и, во-вторых, из-за разной скорости образования конденсата, добавляющую разную гидростатическую составляющую в "+" и "-" импульсные трубки разности давлений на СУ.
  • При отборе давления горячих жидких сред необходимо исключить появление конвекционных потоков жидкости в импульсной трубке, проложенной близко к вертикали, путем установки в нижнем ее участке петли размером не менее 200 мм (рис. 30).
  • ПГС должна содержать необходимое число вентилей и мест их врезки, чтобы обеспечить диагностику состояния тракта передачи давления, получения реперных точек по давлению путем подключения внешнего задатчика давления или давления атмосферы, исключить несанкционированное опорожнение импульсных трубок от заполняющей их разделительной жидкости во время профилактических и других плановых и внеплановых работ.
  • При измерении низких давлений датчиком перепада (например, тяги, напора) относительно атмосферного давления, датчик необходимо монтировать в укрытии (шкафу), чтобы устранить влияние ветрового напора на открытую для атмосферы одну из измерительных камер датчика давления, а также одностороннего нагрева камер от постороннего источника тепловой радиации.
  • При проведении измерений на открытых площадках с большим сезонным колебанием температуры (но в пределах климатических воздействий по ТУ) возможно изменение физических свойств измеряемой среды в импульсной трубке, таких как: повышение вязкости (загустение), конденсация влаги с образованием ледяной пробки в импульсной трубке с частичным или полным ее перекрытием. Чтобы не допустить такого развития процессов в практике применяются два способа:
  achtung На отборе трубы давления, как можно ближе к объекту, сразу за запорным вентилем В1 (на всех ПГС) установить разделительный сосуд или разделительную мембрану, а импульсную трубку заполнить незамерзающей жидкостью в диапазоне температур окружающей среды и не вступающей с ИС в химическую реакцию. Например, для нефти и нефтепродуктов подходит северный тосол марки М65, работающий до -60°C (рис. 7 и 20).
  achtung Организовать обогрев импульсных трубок на всем участке от места отбора давления до датчика.
achtung Соединение элементов ПГС (датчиков, вентилей, сосудов, клапанов, разделителей и т.д.) производить строго следуя инструкции по эксплуатации для соответствующего оборудования и приборов, нормативным отраслевым документам при работе с сосудами высокого давления.
achtung Недопустимо самовольно менять тип уплотнения, герметизации. Следует применять только тот тип уплотнения и герметизации соединений пневмогидравлических трактов высокого давления, который предусмотрен рабочими чертежами, спецификацией и инструкцией по эксплуатации применяемого согласно ПГС оборудования.


5. Методика установки и демонтажа датчиков давления на пневмогидравлических трактах.

Для сохранения работоспособности датчиков давления необходимо строго соблюдать определенную последовательность действий при его установке и демонтаже. Это предостережение особенно актуально для низкопредельных датчиков, устанавливаемых и демонтируемых на объектах с жидкостными средами и на импульсных линиях передачи давления, заполненных разделительной жидкостью. Рассмотрим последовательность действий при установке датчика для измерения избыточного давления применительно к наиболее простой ПГС (Рис. 17а, б) и наиболее распространенным типом соединения - штуцерным по ГОСТ 25164-96 ("Соединения приборов с внешними гидравлическими и газовыми линиями. Типы, основные параметры и размеры. Технические требования"):
  • 1. закрыть вентиль В1 - отбора давления;
  • 2. закрыть вентиль В2 - отключение измерительной полости датчика от импульсной линии;
  • 3. открыть вентиль В3 - соединение измерительной полости датчика с атмосферой;
  • 4. приступить к установке датчика на штатное рабочее место согласно ПГС; при этом строго следуя требованиям ГОСТ 25164-96, Приложение А и ГОСТ 23358 "…Прокладки уплотнительные. Конструкция", в гнездо штуцера положить уплотнительную (металлическую или из другого разрешенного материала) прокладку и завернуть датчик динамометрическим ключом до упора;
  achtung в выбранном типе соединения (штуцерном) ЗАПРЕЩАЕТСЯ применять другие способы герметизации посадочного места датчика, в том числе и по резьбовому соединению;
  • 5. приступить к операции проверки «0» и пробного включения, для этого соединить датчик давления согласно ИЭ (Инструкции по эксплуатации) с внешней электрической линией по 2-х, 3-х ил 4-х проводной линии;
  • 6. подключить измерительный прибор к нагрузке, включить электропитание, выдержать необходимое время выхода датчика на режим и измерить «0» выходного сигнала;
  • 7. если «0» выходного сигнала соответствует формуляру на данную схему включения, то можно подать рабочее давление в измерительную полость датчика;
  • 8. для этого закрыть вентиль В3, открыть вентиль В2 и медленно, без рывков (чтобы не инициировать гидроудар), открыть вентиль В1;
  • 9. измерить электрический сигнал на нагрузке (ток или напряжение), согласно градуировки пересчитать его в давление в измерительной полости датчика, сравнить с известным значением давления, измеренным другими средствами и по результатам принять соответствующее решение.

Характерные ошибки и их последствия при отступлении от вышеизложенной методики установки датчика.

Чаще всего на практике встречаются два отступления:
  • не ставят вентиль В3 - соединения измерительной полости датчика с атмосферой;
  • не имея соответствующих выбранному типу соединения уплотнительных прокладок, посадочное место датчика герметизируют по резьбовому соединению штуцера герметиком или foom-лентой.
В первом случае для контроля «0» при закрытом вентиле В2 необходимо вывернуть датчик давления из гнезда или прослабить резьбовое соединение в штуцере, что весьма неудобно (не расстыковав электрическую линию) и ненадежно, т.к. по ослабленному резьбовому соединению не гарантируется установка атмосферного давления в измерительной полости датчика. Во втором случае, при вворачивании датчика с уплотнением по резьбе, его полный ход может составить до 18 мм для резьбового соединения М20х1.5, что создаст поршневой эффект в малом замкнутом объеме, заполненном жидкостью, между закрытым вентилем В2 и штуцером датчика. В результате давление в измерительной полости датчика может возрасти во много раз. Если оно превысит запас по допустимой перегрузке датчика, указанной в формуляре, то измерительная мембрана тензомодуля датчика будет раздавлена.

Демонтаж датчика необходимо выполнять в указанной ниже последовательности ( рис. 17а):
  • закрыть вентиль В1;
  • закрыть вентиль В2;
  • открыть вентиль В3, соединив измерительную полость датчика с атмосферой;
  • выключить питание датчика и отключить внешнюю электрическую линию;
  • гаечным ключом демонтировать датчик давления с рабочего места.
На рис. 17б вместо вентилей В2 и В3 показан вентильный блок (например, модель БКН2 предприятия НПП «Элемер»), который по выполняемым функциям соответствует изложенной выше методике установки и демонтажа датчиков давления из пневмогидравлического тракта.
На рис. 31 показана типовая ПГС измерения давления через разделительный сосуд любых газовых сред для трех вариантов установки датчика давления.
Типовая ПГС измерения давления любых газовых сред для трех вариантов установки датчика: а) выше разделительного сосуда (РС); б) на уровне РС; в) ниже РС


6. Влияние установки датчика на точность измерения.

Пневмогидравлическая схема подключения датчика к объекту должна обеспечить равенство давления в месте отбора и в измеряемой полости датчика. Но на практике полного равенства обеспечить не представляется возможным. Это по большей части относится к измерениям в жидких и конденсирующихся средах (вода, пар и т.д.). Повторим основные технические приемы минимизации ошибки измерения давления показанные выше. Они закладываются на этапе разработки пневмогидравлической и электрической схем измерения давления:
  • оптимальный выбор отбора давления для газа, пара, жидкости;
  • прокладка импульсных трубок от места отбора давления конденсирующих сред до датчика с уклоном, обеспечивающим стекание конденсата назад в источник давления или в специальный сосуд (рис. 16) устанавливаемый вблизи датчика;
  • наклон импульсной трубки для жидких сред должен обеспечить стекание газовых пузырьков в источник давления ( рис. 17, 21) тем самым обеспечив постоянство гидростатического давления ΔP столба жидкости в импульсной трубке:
Pизм = Pдат + ΔP, где ΔP = ρgH, [Па]

где ρ - плотность жидкости [кГ/м3];
g - ускорение свободного падения [м/с2];
H - высота столба жидкости по вертикали между отбором давления и датчиком [м].
Обеспечив техническими средствами постоянство H, можно оценить его вклад (±ΔP) в измерение давления, т.е. систематическую погрешность измерения.

7. Меры безопасности при обслуживании датчика давления.

На рис. 31 приведена типовая ПГС измерения давления для любых газовых сред, в частности - агрессивных, для трех вариантов подключения датчика давления.
Перед установкой датчика необходимо убедиться, что рабочий диапазон давлений на технологическом объекте находится внутри диапазона измерения датчика по заводской этикетке на его корпусе.
После установки датчика на штатное рабочее место и подачи давления в измерительную полость датчика категорически запрещается проводить какие-либо монтажные операции. Если такая необходимость все же возникает, то надо, во-первых, отключить вентилем В1 пневмогидравлическую измерительную линию от технологического объекта, во-вторых, вторым вентилем В6 (дренажным) соединить пневмогидравлическую измерительную линию с атмосферой, тем самым сбросив в ней остаточное избыточное давление. После этого можно проводить дополнительные монтажные действия. Кроме этого при проведении работ необходимо соблюдать осторожность, если измеряемая среда агрессивная и ее остатки могут попасть на тело оператора.
При демонтаже датчика или частей пневмогидравлической измерительной линии руководствоваться абзацем выше.
При демонтаже датчика или частей пневмогидравлической измерительной линии необходимо осторожно слить остатки измеряемой среды или конденсат в отдельную емкость для последующей утилизации. Если измеряемая среда агрессивна, токсична - примите необходимые меры, исключающие случайное попадание ее на тело оператора и вдыхание ее паров.
После установки датчика на штатное рабочее место необходимо надежно заземлить его корпус.
После подключения датчика к электрической измерительной линии и подачи питания, не допускается прозвонка подводящих электрических цепей. При отсутствии гальванической развязки между измерительной цепью датчика и нагрузкой (с 2-х проводной измерительной линией) ЗАЗЕМЛЕНИЕ делается только в одной точке и только со стороны нагрузки в общей точке и блоком питания.